光速是一个在物理学多个方面都至关重要的普遍物理常数。光以每秒186,000英里的恒定且有限的速度传播。但你知道光速是可以被操控的吗?
1999年,来自丹麦的物理学家Lene Hau首次将光速减慢至每小时38英里。随后,她能够完全停止、控制并移动光。
Lene Hau是谁?
Lene Vestergaard Hau,1959年11月13日出生于丹麦维耶勒的物理学家,以减慢和停止光的研究最为人所知。她在丹麦奥胡斯大学获得数学学士、物理学硕士以及博士学位。(来源:Physics Today)
Lene Hau关于光速的研究
经过多年的努力,Hau在1999年掌握了以光速骑自行车的技巧。
她没有让自行车更快,而是将光速减慢至惊人的每小时60公里,完成了这一令人印象深刻的壮举。她更进一步,实现了光的完全停止。
光以每秒186,000英里的速度传播。Hau早已了解这一点,却从未预料到会打破光速减慢的纪录。她在取得突破后不久便开启了新的研究:寻找玻色-爱因斯坦凝聚态,这一种全新的物质状态。
原子对温度极为敏感;在绝对零度以上几微度的温度下,它们失去个体性并融合在一起。
在足够低的温度下,这些原子集合可以表现为单一的超原子;它被称为玻色-爱因斯坦凝聚态,以纪念两位在1924年预测其存在的物理学家。
我非常好奇这种新物质状态是什么样的。我们非常高兴。我们成功了。
Lene Vestergaard Hau,物理学家
在1997年6月,Hau及其同事成功冷却原子后,玻色-爱因斯坦凝聚态最终形成。
在创造出该凝聚态后,Hau和同事们开始寻找其应用。他们发现,通过精确的激光束操控,可以让光穿过先前不透明的凝聚态。他们意识到,迄今没有任何材料能够像这种被调控的凝聚态那样高效地延迟光。
利用电磁铁,将一根长0.2毫米、雪茄形状的凝聚态悬挂在真空室内。他们使用精确校准的激光束从侧面照射该凝聚体,然后沿其长轴发射激光脉冲。
一旦脉冲触及改良的凝聚态,它就减慢并被压缩。整整一年,豪在实验室里夜以继日地工作,以完善她减慢光速的测试技术。她终于在1998年3月开始注意到光速的减慢。
我想,‘哎呀,你是第一个看到光如此缓慢的人。’
Lene Vestergaard Hau,物理学家
她在那个夏天飞往哥本哈根时发现,她的移动速度比光束还快。她在秋季发表了她的研究成果,当时她成功让光以自行车的速度移动。
她的团队今年通过成功在玻色-爱因斯坦凝聚态中完全停止光而推进了研究。光脉冲被完全压缩并被捕获在凝聚态后,科学家们立即关闭了耦合激光。此后光被困在内部。当他们重新打开耦合激光时,最初的光脉冲从另一端出现。(来源:Physics Central)






